CN110903557A - 一种用于体育用品的橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents

一种用于体育用品的橡胶组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于体育用品的橡胶组合物，包括以下按重量份计的原料：三元乙丙橡胶65‑70份、环氧天然橡胶20‑25份、高耐磨炭黑15‑17份、甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂7‑10份、纳米氧化锌5‑7份、硬脂酸钠3‑5份、硫磺1.5‑2份、防老剂1‑1.5份。本发明提供的一种用于体育用品的橡胶组合物，利用了甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂作为杀菌消毒的补强剂，甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂中甲壳素晶棒可以维持纳米银颗粒保持分散的状态，维持其杀菌消毒的活性，且甲壳素晶棒还能起到增加材料的机械强度的作用，而且纳米氧化锌可显著提高产品的耐磨性能、抗撕裂性能和拉伸强度等性能，还能吸收和散射紫外线，有效抑制材料发生光老化的现象。

Description

一种用于体育用品的橡胶组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种用于体育用品的橡胶组合物及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的不断提高，越来越多的人开始重视身体健康，而室外环境存在着空气污染和阳光暴晒的问题，所以选择去室内健身房进行体育锻炼的消费者逐渐增加。人们在进行锻炼时会产生大量的汗液，汗液滴在健身器械的橡胶把手上容易滋生细菌，时间一久汗液中的某些成分与橡胶把手发生反应，产生令人不悦的难闻气味，大量细菌繁殖还存在着致人生病的可能。
再者，人们在进行身体锻炼时肢体运动强度较高，这就对体育器械上的橡胶材料的性能提出了严格的要求，例如耐磨性要好，要具有良好的回弹性，还要具有良好的防滑性等，而现有的体育器械用品上的橡胶材料在耐磨性、回弹性和防滑性上表现一般。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提供一种用于体育用品的橡胶组合物及其制备方法。
一种用于体育用品的橡胶组合物，包括以下按重量份计的原料：三元乙丙橡胶60-70份、环氧天然橡胶20-25份、高耐磨炭黑15-17份、甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂7-10份、纳米氧化锌5-7份、硬脂酸钠3-5份、硫磺1.5-2份、防老剂1-1.5份。
进一步地，所述三元乙丙橡胶的合成单体中乙烯含量为50-55％。
进一步地，所述高耐磨炭黑的平均粒径为25-30nm。
进一步地，所述甲壳素晶棒纳米银复合抗菌剂通过以下步骤制取：
(A)将5g甲壳素加入100mL浓度为4～6mol/L的盐酸溶液中，并在45-60℃下搅拌2-4h，然后过滤，保留滤液，再对滤液离心、重复洗涤，除掉上层液，保留沉淀；对沉淀均质化处理后，将所得产物在冰浴条件下超声分散4-6min，用蒸馏水透析至中性，最后将产物冷冻干燥得到甲壳素晶棒；
(B)将90-270mL浓度为10-30mmol/L的柠檬酸三钠溶液加入100mL浓度为10-30mmol/L的AgNO3溶液中，然后在搅拌条件下加入8-10g NaBH4，在室温下继续搅拌1-4h，得到纳米银溶液；称取一定量步骤(A)制得的甲壳素晶棒加入到纳米银溶液中，在避光条件下搅拌12h，搅拌结束后经离心、洗涤、干燥，得到甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂。
进一步地，所述纳米氧化锌的平均粒径为25-30nm。
进一步地，所述防老剂为防老剂224、防老剂4010NA或防老剂4020中的一种或几种。
一种用于体育用品的橡胶组合物的制备方法，步骤如下：
(一)按重量份称取各组分，并将除硫磺以外的各组分投入开炼机中混炼10-15min，并于温度达到110-120℃时卸料；
(二)将步骤(一)所得物料在开炼机上进行降温分散混炼，混炼时间为10min，出片冷却；
(三)将步骤(二)所得物料于开炼机上加入1.5-2重量份硫磺进行硫化操作，硫化压力为15-20MPa，硫化温度为160-170℃，硫化时间为0.5-1h，出料得到一种用于体育用品的橡胶组合物。
本发明提供的一种用于体育用品的橡胶组合物，原料中主要利用到的三元乙丙橡胶具有耐天候性好、耐老化性好、冲击弹性好和密度小的优点。
本发明提供的一种用于体育用品的橡胶组合物，原料中添加了天然橡胶，天然橡胶具有机械强度好、耐曲绕和透气性好的优点。
本发明提供的一种用于体育用品的橡胶组合物，原料中利用了高耐磨炭黑，可显著提高产品的耐磨性能，还能吸收和屏蔽紫外线，有效抑制材料发生光老化的现象。
本发明提供的一种用于体育用品的橡胶组合物，原料中利用了甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂作为杀菌消毒的补强剂，普通的纳米银抗菌剂与之相比，存在容易发生颗粒凝聚而失去纳米颗粒特殊活性的现象，而甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂中甲壳素晶棒可以维持纳米银颗粒保持分散的状态，维持其杀菌消毒的活性，且甲壳素晶棒还能起到增加材料的机械强度的作用。
本发明提供的一种用于体育用品的橡胶组合物，原料中利用了纳米氧化锌，能延长胶料焦烧时间，对改善产品的耐磨性、抗撕裂性能和拉伸强度等性能有着良好的作用，而且纳米氧化锌还能吸收和散射紫外线，从而有效抑制材料发生光老化的现象。
本发明提供的一种用于体育用品的橡胶组合物，解决了现有的体育用品上的橡胶材料在耐磨性、回弹性和防滑性上表现一般，且汗液滴在健身器械的橡胶把手上容易滋生细菌，时间一久汗液中的某些成分与橡胶把手发生反应，产生令人不悦的难闻气味甚至致人生病的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例及对比例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
首先通过以下步骤制备甲壳素晶棒纳米银复合抗菌剂：
(A)将5g甲壳素加入100mL浓度为5mol/L的盐酸溶液中，并在50℃下搅拌2-4h，然后过滤，保留滤液，再对滤液离心、重复洗涤，除掉上层液，保留沉淀；对沉淀均质化处理后，将所得产物在冰浴条件下超声分散5min，用蒸馏水透析至中性，最后将产物冷冻干燥得到甲壳素晶棒；
(B)将180mL浓度为20mmol/L的柠檬酸三钠溶液加入100mL浓度为20mmol/L的AgNO3溶液中，然后在搅拌条件下加入9g NaBH4，在室温下继续搅拌3h，得到纳米银溶液；称取步骤(A)制得的甲壳素晶棒5g加入到纳米银溶液中，在避光条件下搅拌12h，搅拌结束后经离心、洗涤、干燥，得到甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂。
实施例1
(一)按重量份称取以下组分：三元乙丙橡胶60份、环氧天然橡胶20份、高耐磨炭黑15份、甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂7份、纳米氧化锌5份、硬脂酸钠3份、硫磺1.5份、防老剂4020 1份；并将除硫磺以外的各组分投入开炼机中混炼10min，并于温度达到110℃时卸料；
(二)将步骤(一)所得物料在开炼机上进行降温分散混炼，混炼时间为10min，出片冷却；
(三)将步骤(二)所得物料于开炼机上加入1.5重量份的硫磺进行硫化操作，硫化压力为15MPa，硫化温度为160℃，硫化时间为0.5h，出料得到一种用于体育用品的橡胶组合物。
制得的橡胶组合物进行主要性能测试，详细性能测试结果如表1所示。
实施例2
(一)按重量份称取以下组分：三元乙丙橡胶70份、环氧天然橡胶25份、高耐磨炭黑17份、甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂10份、纳米氧化锌7份、硬脂酸钠5份、硫磺1.5份、防老剂4020 1份；并将除硫磺以外的各组分投入开炼机中混炼10min，并于温度达到110℃时卸料；
(二)将步骤(一)所得物料在开炼机上进行降温分散混炼，混炼时间为10min，出片冷却；
(三)将步骤(二)所得物料于开炼机上加入1.5重量份的硫磺进行硫化操作，硫化压力为15MPa，硫化温度为160℃，硫化时间为0.5h，出料得到一种用于体育用品的橡胶组合物。
制得的橡胶组合物进行主要性能测试，详细性能测试结果如表1所示。
实施例3
(一)按重量份称取以下组分：三元乙丙橡胶65份、环氧天然橡胶25份、高耐磨炭黑15份、甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂10份、纳米氧化锌5份、硬脂酸钠5份、硫磺1.5份、防老剂40201份；并将除硫磺以外的各组分投入开炼机中混炼10min，并于温度达到110℃时卸料；
(二)将步骤(一)所得物料在开炼机上进行降温分散混炼，混炼时间为10min，出片冷却；
(三)将步骤(二)所得物料于开炼机上加入1.5重量份的硫磺进行硫化操作，硫化压力为15MPa，硫化温度为160℃，硫化时间为0.5h，出料得到一种用于体育用品的橡胶组合物。
制得的橡胶组合物进行主要性能测试，详细性能测试结果如表1所示。
实施例4
(一)按重量份称取以下组分：三元乙丙橡胶70份、环氧天然橡胶20份、高耐磨炭黑17份、甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂10份、纳米氧化锌7份、硬脂酸钠5份、硫磺2份、防老剂40201份；并将除硫磺以外的各组分投入开炼机中混炼10min，并于温度达到110℃时卸料；
(二)将步骤(一)所得物料在开炼机上进行降温分散混炼，混炼时间为10min，出片冷却；
(三)将步骤(二)所得物料于开炼机上加入2重量份的硫磺进行硫化操作，硫化压力为15MPa，硫化温度为160℃，硫化时间为0.5h，出料得到一种用于体育用品的橡胶组合物。
制得的橡胶组合物进行主要性能测试，详细性能测试结果如表1所示。
实施例5
(一)按重量份称取以下组分：三元乙丙橡胶70份、环氧天然橡胶20份、高耐磨炭黑17份、甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂10份、纳米氧化锌7份、硬脂酸钠5份、硫磺2份、防老剂4020 1份；并将除硫磺以外的各组分投入开炼机中混炼10min，并于温度达到110℃时卸料；
(二)将步骤(一)所得物料在开炼机上进行降温分散混炼，混炼时间为10min，出片冷却；
(三)将步骤(二)所得物料于开炼机上加入2重量份的硫磺进行硫化操作，硫化压力为20MPa，硫化温度为170℃，硫化时间为1h，出料得到一种用于体育用品的橡胶组合物。
制得的橡胶组合物进行主要性能测试，详细性能测试结果如表1所示。
表1各实施例绝缘材料的性能测试结果
Figure BDA0001804866430000051
由表1所示性能测试结果可知：本发明提供提供的一种用于体育用品的橡胶组合物，按照QB/T2884-2007标准测试DIN磨耗，测试结果表明该种橡胶组合物具有良好的耐磨性；按照ISO 37:2005测试拉伸强度，测试结果表明该种橡胶组合物具有良好的韧性；测试出的抗折强度和除菌性能数据，说明该种橡胶组合物具有抗折强度高、除菌效果好的优点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于体育用品的橡胶组合物，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：三元乙丙橡胶65-70份、环氧天然橡胶20-25份、高耐磨炭黑15-17份、甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂7-10份、纳米氧化锌5-7份、硬脂酸钠3-5份、硫磺1.5-2份、防老剂1-1.5份。
2.根据权利要求1所述的一种用于体育用品的橡胶组合物，其特征在于，所述三元乙丙橡胶的合成单体中乙烯含量为50-55％。
3.根据权利要求2所述的一种用于体育用品的橡胶组合物，其特征在于，所述高耐磨炭黑的平均粒径为25-30nm。
4.根据权利要求3所述的一种用于体育用品的橡胶组合物，其特征在于，所述甲壳素晶棒纳米银复合抗菌剂通过以下步骤制取：
(A)将5g甲壳素加入100mL浓度为4～6mol/L的盐酸溶液中，并在45-60℃下搅拌2-4h，然后过滤，保留滤液，再对滤液离心、重复洗涤，除掉上层液，保留沉淀；对沉淀均质化处理后，将所得产物在冰浴条件下超声分散4-6min，用蒸馏水透析至中性，最后将产物冷冻干燥得到甲壳素晶棒；
(B)将90-270mL浓度为10-30mmol/L的柠檬酸三钠溶液加入100mL浓度为10-30mmol/L的AgNO3溶液中，然后在搅拌条件下加入8-10g NaBH4，在室温下继续搅拌1-4h，得到纳米银溶液；称取一定量步骤(A)制得的甲壳素晶棒加入到纳米银溶液中，在避光条件下搅拌12h，搅拌结束后经离心、洗涤、干燥，得到甲壳素晶棒基纳米银复合抗菌剂。
5.根据权利要求4所述的一种用于体育用品的橡胶组合物，其特征在于，所述纳米氧化锌的平均粒径为25-30nm。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种用于体育用品的橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂为防老剂224、防老剂4010NA或防老剂4020中的一种或几种。
7.一种用于体育用品的橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(一)按重量份称取各组分，并将除硫磺以外的各组分投入开炼机中混炼10-15min，并于温度达到110-120℃时卸料；
(二)将步骤(一)所得物料在开炼机上进行降温分散混炼，混炼时间为10min，出片冷却；
(三)将步骤(二)所得物料于开炼机上加入1.5-2重量份硫磺进行硫化操作，硫化压力为15-20MPa，硫化温度为160-170℃，硫化时间为0.5-1h，出料得到一种用于体育用品的橡胶组合物。
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